复杂地质条件下深埋防渗墙地震影像的识别

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000）

复杂地质条件下深埋防渗墙地震影像的识别

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000）

在已建堤防上建防渗墙往往埋置有一定的深度，即防渗墙检测时堤防已回填，无法直接在墙体上检测。根据现状，用地震影像方法检测其连续性时，由于上覆土土质变化的影响，造成了墙体时域图形的变异，易误判。论文结合工程实例，对地震影像检测深埋防渗墙提出补充检测方法，以便增加识别的正确性。

地震影像；土工试验；土质

1 引言

某工程位于六安市霍邱县和阜阳市颍上县境内，坝体为均质土坝，填筑土质以重粉质壤土为主，平均坝高12m，坝顶宽度15m。自建成至检测时已有数十年，由于历史原因，建坝质量稍有缺陷，坝体因人类、自然长时间活动，缺乏正常管理、维护措施，破坏严重。为增强防洪能力，设计在坝体内建一混凝土防渗墙，防渗墙顶埋深5m左右（距堤顶）。为查明该防渗墙的连续性和均匀性，使用高密度多波列地震影像对其进行工程物探抽检。

检测时在堤顶放出防渗墙轴线，然后沿轴线布置检测剖面。物探震源采用10kg重锤单次激发，接收检波器选择10Hz，仪器采用SWS-1G型多功能面波仪。

2 检测依据

检测工作均依据国家或行业部门颁布的《水利水电工程物探规程》SL326-2005、《土工试验规程》SL237-1999等现行标准、规程、规范执行。

3 工程物探

3.1 原理

高密度多波列地震影像法属弹性波范畴，是弹性波的一种，是近年来发展的一种新的工程物探方法，它以固定偏移距激发宽频带弹性波，以共偏移距观察方式，近炮点、宽频带、快速、高密度采集多波列弹性波影像。其所接收到的信息中含有直达波、面波、来自地下不均地质体的绕射波、反射波及体波与面波、面波不同振阶的转换波等，信息量十分丰富。其中面波是沿介质的表面传播，高频波传入地下的深度小，低频波传入地下的深度大，改变激振器的震动频率，就可探测不同深度的地层；其横波分量在土中的传播速度与土的土质、密度有关，而与含水量无关，密度越大，传播速度越快。

利用地震影像这个特征，选用单次激发不同频率震源，进行共偏移距接收、采集数据。原理示意见图1。

工作中首先进行试验，选择最佳的偏移距和观察系统，最有效地采集面波数据，经试验比较，选择偏移距10m，道距1.0m。

3.2 资料解释

图2、图3是检测段两段高密度多波列地震影像图[1]，水平轴是桩号轴，垂直轴是时间轴。

表1 土工试验成果表

图2中显示，所接收的土体信息中的直达波、面波、转换波等在时域窗口中同相轴走向基本一致（上部黑白相间4组连续水平线条），平行堤轴线方向，且水平方向波形的波至时间、波形宽度和振幅无明显变化，墙底反映明显（下部黑白相间2组连续水平线条），说明连续性较好，无异常变化。

图3中显示，所接收到的土体信息中直达波在该段的前、后部皆形象地近水平，但在中间则不明显，说明该检测段沿堤线可能有变异；防渗墙体顶面直达波（黑白相间水平条纹）显示明显，有起伏现象，防渗墙体顶面直达波以下墙体在时间轴上约在200～400ms之间，整个墙体波形显示同相轴走向一致，无分叉、绕射形态，说明该段防渗墙体在水平方向上连续性较好，纵深方向上亦较均匀，没发现搭接脱离现象。但在5＋400左右，同相轴在时间轴上较其他段有明显滞后现象，经与堤顶直达波（波在堤顶传播的首波，见图形）的反映相对比，其有共同特性即下凹特征，解释为该处异常。

为了解该处异常原因，在异常处（桩号5＋400）从堤顶开挖一探井，探井深度达到防渗墙顶面以下约1m，经现场观察，已开挖出来的防渗墙部分整体均匀，强度较高，无漏搭、弯沉、裂缝现象。为此，沿探井深度方向上分别在距离防渗墙顶上0.5m、1.5m、3.5m 三 处 各取原状土样一个，同时在堤顶桩号5＋350、5+250处各取原状土样一个，计原状土样5个。室内就现场所取5个土样进行土的密度、液塑限试验，试验成果见表1。

从表1可以看出，桩号5＋400处堤身填土为低液限粘土，该堤段其他部位为低液限粉土；且由面波速度公式 Vr=（18.43-6.2e）σ0.25[1]可以得出，面波速度与土体的孔隙比e相关，孔隙比e=（Gs/ρd）-1，在相同压实度下，即 ρd相同，Gs大，则孔隙比e大，面波速度相对较小。低液限粘土的Gs=2.72～2.74（g/cm3），低液限粉土的Gs=2.70～2.72（g/cm3）。故面波波形同相轴在时域图（影像图）中较其他段有所滞后，是由于面波在相同压实度下粘土中传播速度小于粉土所致。

4 结论

在工程物探检测中对于检测发现的异常现象，用纯物探知识判别有可能出现误判。以该工程为例，开始认为该段防渗墙体质量可能有变化，忽略了其上部填土的变化，后经开挖验证及工程调研，发现土堤在施工时使用了不同土料场的土，因此造成了填土密度、土质均匀性的变化，从而影响了其下埋一定深度被探测物的变化。因此，在探测一定埋深物的连续性、均匀性时，要考虑其上覆土的土质性质及其延长段土质的变化，为正确进行物探判别提供参考依据

[1]《工程地质手册》.中国建筑工业出版社.

彭皖生（1963-），男，工程师，主要从事工程检测和水利工程监理工作。

E-mail：pws630620@163.com